CN207387703U - 一种基于轴销的机械臂的关节连接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于轴销的机械臂的关节连接装置，包括关节接头和关节接口，关节接头包括接头基体、机械接头和电气接头，关节接口包括接口基体、机械接口和电气接口，机械接头和机械接口相互对应，电气接头和电气接口相互对应；机械接头包括第一连接体、至少一个驱动单元和至少一个轴销，第一连接体上设有至少一个第一孔洞；机械接口包括第二连接体，第二连接体上设有至少一个第二孔洞；驱动单元连接轴销以驱动轴销能够穿过第一孔洞并插入到第二孔洞内以将第一连接体与第二连接体固定连接。本实用新型提出的机械臂的关节连接装置具有结构简单、重量轻、连接可靠、切换速度快且操作方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能机械臂领域，尤其涉及一种基于轴销的机械臂的关节连接装置。
背景技术
现有的机械臂一般为若干个关节通过一连接零件用螺丝连接而成，机械臂关节的更换与切换需要先拆解螺丝，耗费时间长，工作效率极其低下。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出一种能够实现全自动快速更换的基于轴销的机械臂的关节连接装置，具有结构简单、重量轻、连接可靠、切换速度快且操作方便等优点。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型公开了一种基于轴销的机械臂的关节连接装置，包括关节接头和关节接口，所述关节接头包括接头基体、机械接头和电气接头，所述机械接头和所述电气接头分别固定连接在所述接头基体上；所述关节接口包括接口基体、机械接口和电气接口，所述机械接口和所述电气接口分别固定连接在所述接口基体上，所述机械接头和所述机械接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口机械连接，所述电气接头和所述电气接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口电气连接；其中：
所述机械接头包括第一连接体、至少一个驱动单元和至少一个轴销，所述第一连接体和至少一个所述驱动单元分别固定连接在所述接头基体上，所述第一连接体上设有至少一个第一孔洞；
所述机械接口包括第二连接体，所述第二连接体固定连接在所述接口基体上，所述第二连接体上设有至少一个第二孔洞，所述第二孔洞的位置与所述第一孔洞的位置相互对应；
所述驱动单元连接所述轴销以驱动所述轴销能够穿过所述第一孔洞并插入到所述第二孔洞内以将所述第一连接体与所述第二连接体固定连接。
优选地，所述第一连接体是内壁为锥形的筒状结构，且所述第一连接体的内壁的直径从外向内逐渐减小；所述第二连接体为锥形结构，以使得所述第一连接体与所述第二连接体固定连接时所述第二连接体的外壁与所述第一连接体的内壁相互贴合。
优选地，多个所述驱动单元均匀分布在所述第一连接体的外侧的圆周方向上，多个所述第一孔洞在圆周方向上均匀分布在所述第一连接体上，多个所述第二孔洞在圆周方向上均匀分布在所述第二连接体上，多个所述轴销与多个所述驱动单元、多个所述第一孔洞以及多个所述第二孔洞分别一一相互对应。
优选地，所述驱动单元采用电磁铁推拉机构，所述推拉机构包括第一弹性元件，所述电磁铁推拉机构用于在通电时将所述轴销拉回到所述第一孔洞内，所述第一弹性元件用于在所述电磁铁推拉机构断电时将所述轴销推到穿过所述第一孔洞并插入到所述第二孔洞内。
优选地，所述第一连接体或所述接头基体上设有凹陷的定位槽，所述第二连接体或所述接口基体上设有凸出的定位柱，所述定位槽与所述定位柱相互对应以使得所述定位柱能够插入到所述定位槽中。
优选地，所述第一连接体或所述接头基体上设有凸出的定位柱，所述第二连接体或所述接口基体上设有凹陷的定位槽，所述定位柱与所述定位槽相互对应以使得所述定位柱能够插入到所述定位槽中。
优选地，所述电气接头包括插针，所述插针固定连接在所述第一连接体或所述接头基体上；所述电气接口包括插座、调节块、多个导柱和多个第二弹性元件，多个所述导柱固定连接在所述第二连接体或所述接口基体上，多个所述第二弹性元件分别套合连接在多个所述导柱上，所述调节块套合连接在多个所述第二弹性元件和多个所述导柱的端头之间，所述插座固定连接在所述调节块上，所述插座与所述插针相互对应以使得所述插针能够与所述插座电气连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的基于轴销的机械臂的关节连接装置，通过驱动单元驱动轴销以使得轴销能够从固定连接在接头基体的第一连接体上的第一孔洞内穿过并插入到固定连接在接口基体的第二连接体上的第二孔洞内实现关节接头和关节接口的机械连接，连接和断开的速度都非常快，能实现全自动快速更换；而且采用本实用新型的机械臂的关节连接装置，关节接头和关节接口是通过第一连接体和第二连接体上与轴向方向垂直的第一孔洞和第二孔洞的对应插入插销来实现机械连接，使得关节接头和关节接口的轴向尺寸都非常小，降低了机械臂的构型的难度，提高机械臂重构的能力；且本实用新型的机械臂的关节连接装置具有结构简单、紧凑、容差大、定位准确、低能耗、体积小、重量轻、连接可靠、切换速度快、灵活且操作方便等优点，解决了传统机械臂关节的拆卸、更换劳动强度高以及效率低下的问题，能够满足机械臂关节全自动快速更换的需求。
在进一步的方案中，第一连接体为内壁为锥形的筒状结构，第二连接体为锥形结构，使得第二连接体可以方便地与第一连接体进行对接并能很好地贴合，提高关节接头与关节接口连接的准确性。
在更进一步的方案中，驱动单元采用电磁铁推拉机构，在断电时通过内部设置的第一弹性元件推动轴销穿过第一孔洞插入到第二孔洞中，通电时迅速将轴销拉回到第一孔洞中，使得关节接头和关节接口的连接和断开的速度更快，能耗也更低。
在更进一步的方案中，在机械臂的接头基体(或第一连接体)和接口基体(或第二连接体)上分别设有定位柱或定位槽，以在对关节接头和关节接口机械连接时实现定位抗扭作用，保证了关节接头和关节接口的连接的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型优选实施例的基于轴销的机械臂的关节连接装置的结构示意图；
图2是图1中的关节接头的结构示意图；
图3是图1中的关节接头的剖面示意图；
图4是图1中的关节接口的结构示意图；
图5是图1中的关节接口的剖面示意图；
图6是图1的关节连接装置的剖面示意图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图1至图6所示，本实用新型优选实施例的基于轴销的机械臂的关节连接装置包括关节接头A和关节接口B，其中关节接头A包括接头基体A-1、机械接头A-2和电气接头A-3，机械接头A-2和电气接头A-3分别固定连接在接头基体A-1上，关节接口B包括接口基体B-1、机械接口B-2和电气接口B-3，机械接口B-2和电气接口B-3分别固定连接在接口基体B-1上；机械接头A-2和机械接口B-2相互对应以将关节接头A和关节接口B机械连接，电气接头A-3和电气接口B-3相互对应以将关节接头A和关节接口B电气连接。
如图2和图3，接头基体A-1包括第一法兰盘A-11和第一圆柱基体A-12，第一圆柱基体A-12固定连接在第一法兰盘A-11上；如图4和图5，接口基体 B-1包括第二法兰盘B-11和第二圆柱套筒B-12，第二圆柱套筒B-12固定连接在第二法兰盘B-11上，其中第一法兰盘A-11用于连接机械臂的其中一个关节的一端，第二法兰盘B-11用于连接机械臂中的另外一个关节的一端，第二圆柱套筒 B-12能够与第一圆柱基体A-12相接合。
如图2和图3，机械接头A-2包括第一连接体A-21、3个驱动单元A-22和 3个轴销A-23，第一连接体A-21和3个驱动单元A-22分别固定连接在接头基体A-1上，第一连接体A-21上设有3个第一孔洞A-211；如图4和图5所示，机械接口B-2包括第二连接体B-21，第二连接体B-21固定连接在接口基体B-1 上，第二连接体B-21上设有3个第二孔洞B-211，第二孔洞B-211的位置与第一孔洞A-211的位置相互对应，其中驱动单元A-22连接轴销A-23以驱动轴销 A-23能够穿过第一孔洞A-211并插入到第二孔洞B-211内以将第一连接体A-21 与第二连接体B-21固定连接，进一步实现关节接头A和关节接口B的机械连接。
在本实施例中，第一连接体A-21是内壁为锥形的筒状结构，且第一连接体 A-21的内壁的直径从外向内逐渐减小；第二连接体B-21为锥形结构，以使得第一连接体A-21与第二连接体B-21固定连接时第二连接体B-21的外壁与第一连接体A-21的内壁相互贴合；通过该结构设置，提高了关节接头A与关节接口B 连接的准确性。且在本实施例中，3个驱动单元A-22均匀分布在第一连接体A-21 的外侧的圆周方向上，3个第一孔洞A-211在圆周方向上均匀分布在第一连接体 A-21上，3个第二孔洞B-211在圆周方向上均匀分布在第二连接体B-21上，3 个轴销A-23与3个驱动单元A-22、3个第一孔洞A-211以及3个第二孔洞B-211 分别一一相互对应；也即3个驱动单元互成120°夹角固定连接在第一连接体 A-21的外侧，3个第一孔洞A-211和3个第二孔洞B-211分别互成120°夹角设置在第一连接体A-21和第二连接体B-21上；轴销A-23与驱动单元A-22一一相互对应设置。
在本实施例中，驱动单元A-22采用电磁铁推拉机构，其中电磁铁推拉机构包括第一弹性元件(图中未示)，电磁铁推拉机构在通电时将轴销A-23拉回到第一孔洞A-211内，第一弹性元件在电磁铁推拉机构断电时将轴销A-23推到穿过第一孔洞A-211并插入到第二孔洞B-211内。
其中，在第一连接体A-21上设有凹陷的定位槽A-212，在第二连接体B-21 上设有凸出的定位柱B-212，定位槽A-212与定位柱B-212相互对应以使得定位柱B-212能够插入到定位槽A-212中，以实现关节接头A与关节接口B连接时的定位抗扭作用。在另外一些实施例中，为实现关节接头A与关节接口B连接时的定位抗扭作用，也可在接头基体A-1或第一连接体A-21上设置凸出的定位柱，而在接口基体B-1或第二连接体B-21上相应地设置凹陷的定位槽。
电气接头A-3包括插针A-31，插针A-31固定连接在第一连接体A-21的中心处；电气接口B-3包括插座B-31、调节块B-32、4个导柱B-33、4个弹簧B-34， 4个导柱B-33固定连接在第二连接体B-21的中心设置的凹槽内，4个弹簧B-34 分别套合连接在4个导柱B-33上，调节块B-32套合连接在4个弹簧B-34和4 个导柱B-33的端头之间，插座B-31固定连接在调节块B-32上，插座B-31与插针A-31相互对应以使得插针A-31能够与插座B-31电气连接。
采用本实用新型优选实施例的基于轴销的机械臂的关节连接装置，关节接头 A和关节接口B分别连接在机械臂的相邻两个关节的端部，连接之后完成机械臂相邻两关节的对位连接，也即将关节接头A和关节接口B进行对接，首先将电磁铁推拉机构(驱动单元A-22)进行通电，将定位柱B-212与定位槽A-212 相互对接定位，继续对接直至第一连接体A-21的内壁与第二连接体B-21的内壁贴合(或者第二连接体B-21的端部抵到第一连接体A-21的筒底部，即如图6 所示的状态)，然后将电磁铁推拉机构(驱动单元A-22)断电，其中的第一弹性元件将轴销A-23推到穿过第一孔洞A-211并插入到第二孔洞B-211，使得第一连接体A-21与第二连接体B-21固定连接，完成了关节接头A和关节接口B的机械连接，与此同时插针A-31与插座B-31完成对接实现电气连接，此时机械臂的对接完成。而将机械臂的关节连接装置进行分离的过程为：对电磁铁推拉机构 (驱动单元A-22)进行通电，电磁铁推拉机构(驱动单元A-22)将轴销A-23 拉回到第一孔洞A-211内，也即第一连接体A-21与第二连接体B-21可以相互脱出以分离关节接头A和关节接口B，与此同时插针A-31与插座B-31也可以完成分离，即可很快地完成关节的分离。本实用新型优选实施例的基于轴销的机械臂的关节连接装置通过驱动单元A-22驱动轴销A-23以使得轴销A-23在第一孔洞A-211和第二孔洞B-211中来回移动以实现关节接头A和关节接口B的机械连接，连接和断开的速度都非常快，能实现全自动快速更换，且在机械连接的过程中，电磁铁推拉机构(驱动单元A-22)都无需通电，只在将关节接口A和关节接口B要对接之前以及要分离时通电即可，大大降低了能耗。而且采用上述优选的方案，也使得关节接头和关节接口的轴向尺寸都非常小，降低了机械臂的构型的难度，提高机械臂重构的能力。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于轴销的机械臂的关节连接装置，其特征在于，包括关节接头和关节接口，所述关节接头包括接头基体、机械接头和电气接头，所述机械接头和所述电气接头分别固定连接在所述接头基体上；所述关节接口包括接口基体、机械接口和电气接口，所述机械接口和所述电气接口分别固定连接在所述接口基体上，所述机械接头和所述机械接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口机械连接，所述电气接头和所述电气接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口电气连接；其中：
所述机械接头包括第一连接体、至少一个驱动单元和至少一个轴销，所述第一连接体和至少一个所述驱动单元分别固定连接在所述接头基体上，所述第一连接体上设有至少一个第一孔洞；
所述机械接口包括第二连接体，所述第二连接体固定连接在所述接口基体上，所述第二连接体上设有至少一个第二孔洞，所述第二孔洞的位置与所述第一孔洞的位置相互对应；
所述驱动单元连接所述轴销以驱动所述轴销能够穿过所述第一孔洞并插入到所述第二孔洞内以将所述第一连接体与所述第二连接体固定连接。
2.根据权利要求1所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述第一连接体是内壁为锥形的筒状结构，且所述第一连接体的内壁的直径从外向内逐渐减小；所述第二连接体为锥形结构，以使得所述第一连接体与所述第二连接体固定连接时所述第二连接体的外壁与所述第一连接体的内壁相互贴合。
3.根据权利要求2所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，多个所述驱动单元均匀分布在所述第一连接体的外侧的圆周方向上，多个所述第一孔洞在圆周方向上均匀分布在所述第一连接体上，多个所述第二孔洞在圆周方向上均匀分布在所述第二连接体上，多个所述轴销与多个所述驱动单元、多个所述第一孔洞以及多个所述第二孔洞分别一一相互对应。
4.根据权利要求1所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述驱动单元采用电磁铁推拉机构，所述推拉机构包括第一弹性元件，所述电磁铁推拉机构用于在通电时将所述轴销拉回到所述第一孔洞内，所述第一弹性元件用于在所述电磁铁推拉机构断电时将所述轴销推到穿过所述第一孔洞并插入到所述第二孔洞内。
5.根据权利要求1所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述第一连接体或所述接头基体上设有凹陷的定位槽，所述第二连接体或所述接口基体上设有凸出的定位柱，所述定位槽与所述定位柱相互对应以使得所述定位柱能够插入到所述定位槽中。
6.根据权利要求1所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述第一连接体或所述接头基体上设有凸出的定位柱，所述第二连接体或所述接口基体上设有凹陷的定位槽，所述定位柱与所述定位槽相互对应以使得所述定位柱能够插入到所述定位槽中。
7.根据权利要求1至6任一项所述的机械臂的关节连接装置，其特征在于，所述电气接头包括插针，所述插针固定连接在所述第一连接体或所述接头基体上；所述电气接口包括插座、调节块、多个导柱和多个第二弹性元件，多个所述导柱固定连接在所述第二连接体或所述接口基体上，多个所述第二弹性元件分别套合连接在多个所述导柱上，所述调节块套合连接在多个所述第二弹性元件和多个所述导柱的端头之间，所述插座固定连接在所述调节块上，所述插座与所述插针相互对应以使得所述插针能够与所述插座电气连接。
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| CN201721157960.4U CN207387703U (zh) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | 一种基于轴销的机械臂的关节连接装置 |
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Cited By (1)
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| CN107398923A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-11-28 | 清华大学深圳研究生院 | 一种机械臂的关节连接装置 |
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2017
- 2017-09-11 CN CN201721157960.4U patent/CN207387703U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN107398923A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-11-28 | 清华大学深圳研究生院 | 一种机械臂的关节连接装置 |
| CN107398923B (zh) * | 2017-09-11 | 2023-08-18 | 清华大学深圳研究生院 | 一种基于轴销的机械臂的关节连接装置 |
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